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起源 編輯

報載核一廠因用過燃料池即將裝滿,故減少退出燃料棒。

流言及破解 編輯

原發言者:賀立維

以技術的角度,將可能發生以下的問題:


1. 當一座核反應爐在更換燃料時,依據爐心內燃料營運的理論,是將燃耗值高的舊燃料棒往爐心中心位置移動,置入的新燃料棒則往爐心較外圍的位置置放,如此才能保持整體爐心的功率平穩。

專業破解: 目前爐心設計基本上遵循「棋盤式、火圈、低中子洩漏」的策略在設計。首先最高燃耗的燃料(三次燃耗燃料,燃耗值通常大於40 GWD/MTU)一定是往爐心邊緣擺放,減少中子散佚的機率(低中子洩漏策略),新燃料不可能擺在爐心周圍,而是以棋盤式排列在爐心中間部份。新燃料置於爐心中間位置的技術原理有二,一為降低舊燃料的燃耗負擔,二為減少中子散逸並同時降低爐心側板的快中子累積通量。此一技術更新已沿用超過25年,並為所有現役電廠所採行。如果照他講得那樣設計,這個爐心根本不可能順利達到預定能量。

懶人說明: 新燃料棒會插在爐心中心,而非邊緣,舊燃料棒會插在爐心邊緣,而非中心。

2. 靠爐心中間位置的功率、中子通量、溫度等均為較高的地方。

3. 當燃料棒在超過設計燃耗年限的情況下繼續燃燒,並置放在功率值較高的位置,二者加乘作用,將加速竹節效應與燃料匣彎曲的風險。

4. 竹節效應(Bambooing)是2010年美國聯邦核廢料技術評估委員會(United States Nuclear Waste Technical Review Board, NWTRB)對美國能源部(DOE)及美國國會所提出的技術文件,報告原名: Evaluation of the Technical Basis for Extended Dry Storage and Transportation of Used Nuclear Fuel。

台電於澄清稿所言:「竹節效應是國際間三十年前發生的事早已解決」,但是台電的聲明並非事實。

三十年前國際所有核電廠運轉年限與檢驗技術均有限,竹節效應尚未真正呈現,至今因退出爐心之使用過燃棒料數量大增,檢驗技術進步,此效應才一一顯現。而唯有熱室與金像顯微鏡才能檢驗出竹節效應,而台電目前並無此實驗室與檢驗能力。

竹節效應是指燃料棒內的核燃料,因長期受高輻射影響,產生包含氣體與固體之各種高輻射核種,這些核種會使燃料護套產生龜裂與膨脹,造成燃料棒如竹節的形狀。

在燃料丸與護套效應 (Pellet cladding interaction, PCI)作用下,燃料丸外側與鋯合金護套內側的接觸面,因高輻射、熱漲冷縮、壓力變化等因素,產生的物理與化學變化,會造成燃料護套的裂痕、針孔、變形、彎曲與損毀而造成輻射外洩的現象。

專業破解:

2.所以是將新燃料棒放在爐心中央呀,怎麼可能如賀立維所說的將燃耗值高的舊燃料棒放在中央!? 賀立維沒發現自己前後邏輯不對嗎?

3.燃耗值都運轉在許可的範圍內,不會有超過燃耗限值的情事發生。也不是放在功率較高的位置,更不會有竹節效應與燃料匣彎曲的風險在。

4.賀立維隨便google到的文章自己也不看,隨便拼湊就胡說八道實在不妥。他說的這篇報告講的是美國政府對於再延長用過核燃料乾式貯存期限的技術報告,內容是敘述核燃料在爐心運轉時曾出現的竹節效應,這是講古早以前核燃料可能出現的情形。核能界早已改變燃料設計(以氦氣增加燃料棒內壓、減少燃料棒直徑、嚴控濕度)。根據美國電力研究所資料庫,最近二十年來,美國所有35個沸水式反應器(台電燃料和許多美國核電廠一樣)並無燃料棒竹節效應。所以台電所言「這些現象應是國際間三十年前發生的事早已解決」是正確的。

賀立維在竹節效應的說明上也是亂說一通,竹節效應起因於在反應器內運轉時,核燃料之U-235分裂反應所產生大量的熱能及分裂產物,造成約1.5公分高的燃料丸因高溫產生再燒結(re-sintering,在早期的低密度燃料較顯著)及質傳變形等因素,且燃料丸因高溫導致之熱膨脹遠較鋯合金護套熱膨脹大,導致燃料丸可能與燃料護套接觸,偶爾可發現燃料棒護套表面每1.5公分(相當於燃料丸高度)有環型之顏色變化,如竹節形象之現象,此種現象在國外早期(約30年前)運轉的反應器中曾發現。上述現象經燃料丸製程廠家改善(包括提升燃料丸密度)以降低再燒結現象,以及將燃料丸縮短至1-1.3公分,並將燃料丸上下兩端削角以減少燃料丸變形導致燃料丸與護套接觸的設計改良後,竹節現象於運轉過程中所導致燃料護套損壞的情狀已充份改善。目前核燃料之燃料丸長度皆小於1.3公分,已是改良後之設計。

懶人破解:因為1的放置前提錯誤,故234點沒有意義。

5. 燃料匣彎曲主要的原因,是因為燃料棒的燃耗不均勻,在反應爐運轉期間,要靠控制棒的插入位置來微調中子的臨界程度,若爐心次臨界,則須將控制棒稍抽出,若超臨界,則要將控制棒稍插入。所以在反應爐運轉期間,控制棒是處在部分插入的狀態,所以在接近控制棒的部分燃料棒所發生的燃耗就較小,由於燃耗不均勻,燃料棒整體會發生變形,燃料棒在爐心內時間愈久,甚至超過設計年限,發生彎曲變形則愈嚴重,若變形嚴重,控制棒就會被卡住。

因為控制棒是順著燃料匣間的空間進出,控制棒是反應爐裡中子的強吸收劑,是反應爐起爐、停爐、緊急停機的主要機制,若控制棒被卡住,反應爐在瞬間無法急停,將造成無法彌補的核災,就如汽車的煞車失靈,會造成車禍。車諾比的核災,原因之一就是因為控制棒失靈而發生的。

台電的核電廠在核燃料正常年限運轉下,就曾發生過多起因燃料匣彎曲而 使控制棒插入不順的事件,如核三廠還因此停機達九個月的紀錄。

破解: 核三廠為壓水式反應爐(PWR),沒有燃料匣設計,當然也不會有控制棒被不存在的彎曲燃料匣卡死的事情。 而燃料匣彎曲的原因是燃料匣受中子通率不均勻的照射之故,扯上燃料棒燃耗根本是錯誤的,兩者並不相干。 而且一下子說燃料匣一下子說燃料棒,兩者的差別一如火柴盒與火柴棒,到底是哪個在變形?

6. 台電宣稱核燃料的運轉限制是燃耗值(GWd/MTU),而不是運轉天數,留在反應爐內的燃料棒均會在設計的燃耗限值內,絕不會有燃料棒該退未退的情形。

事實上燃料棒的燃耗值是與運轉天數成正比的,燃料棒只有放置在爐心不同位置時,燃耗值會有少許的不同,但不至於有太大的差別。將燃料棒多燃燒原設計規範的20%,到底有誰可以為它的安全負責?

專業破解: 根本就是在亂講!燃耗值的定義,其分母為能量(功率GW乘上時間D),前面第2點自己都講爐心中間功率較高了,擺在爐心中間的燃耗累積值一定比周圍的燃耗累積值來的大,絕對不是他講得「少許的不同」。 用一句話輕描淡寫燃耗值的意義(而且還是錯的),而進而把他的「運轉天數」理論合理化,這就是賀立維不懂裝懂的硬凹技倆。

「將燃料棒多燃燒原設計規範的20%」,這20%從何而來?再說一次,會放在爐心的燃料束不可能超過燃耗限值,超過限值的燃料束一定會退出。

7. 台電在新聞媒體中宣稱,針對宜蘭人文基金會顧問賀立維指稱,燃料匣會變形卡住控制棒的情形,蔡富豐表示,目前全球核電廠包括台灣早已採用新型的鋯合金材質(Zr-4)燃料匣,不會有燃料匣嚴重變形,以致影響控制棒插入的情況發生。

但行政院原子能委員會在102年11月的核一廠一號機第26次大修(EOC-26)視察報告中,曾指出核一爐內燃料棒挪移期間發生10-39 cell之控制棒驅動阻力差壓偏高(疑似爐心邊緣燃料匣彎曲)。

破解: 可見台電的核電廠運轉全都在原能會的監督之下,一下子引原能會的報告來質疑台電有問題,一下子又認定原能會和台電勾結,不覺得是在打自己的臉嗎? 邊緣燃料匣「疑似」彎曲之事,之後將09-38 及07-38 位置的兩束燃料對調後,控制棒驅動阻力差壓恢復正常。 而燃料匣彎曲是將匣材料由Zr-4改變成Zr-2所產生的現象(廠商原設計要降低腐蝕),在原能會要求下目前燃料匣已全部換回Zr-4材料,此外藉由最新的燃料佈局規則(像室內的植物有向光性的成長彎曲,但藉由定期的位置轉向可矯正回來)與運轉期間控制棒定期抽插測試等等監測的手段,可保證不會發生燃料匣卡住控制棒的情形。

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